2.2 Общие технологические процессы при производстве молочных консервовДля производства консервов, общими, являются следующие операции:

Приемка молока и оценка его качества

↓

Очистка, охлаждений и резервирование

↓

Стандартизация сырья

↓

Предварительная тепловая обработка

↓

Сгущение

Приемка молока и оценка его качества сырьяпроводится в соответствии с ГОСТ Р 52054-2003.

Количество молокапри приемке определяют с помощью весов, счетчиков или танков с тензометрическими устройствами.

Кондиционное молоко очищаютот механических примесей путем фильтрации или в центробежных молокоочистителях и затем направляют на резервирование. На молочноконсервных заводах, как правило, имеются большие молокохранилища с резервуарами, в которых поддерживается необходимая температура молока.Резервированиепроводится потому, что на консервных заводах устанавливаются высокопроизводительные вакуум-выпарные и сушильные установки с непрерывно организованным технологическим процессом, и необходимо создать значительный запас сырья для их бесперебойной работы.

В молокохранилище необходимо периодически проверять температуру молока в танках и в случае ее повышения вторично охлаждать молоко.

Вопрос №6

Стандартизация сырья- приведение жира и сухих обезжиренных веществ исходного сырья к такому соотношению, какое должно быть в готовом продукте. При сгущении из молока выпаривается только вода, сухие вещества сохраняются в том же соотношении, которое было в молоке до сгущения. Поэтому, как правило, приходится по данным анализа сырья и заданному составу готового продукта проводить стандартизацию.Для этого необходимо знать вес, плотность, жирность молока, а также жирность сливок или обезжиренного молока, используемого для стандартизации.

Нормализациюможно осуществлять двумя способами.

- Определить требуемую жирность молока (смеси), а затем количество сливок или обрата для нормализации:

Жсм = Жпрод * СОМОсм / СОМОпрод

Где Жсм - требуемая жирность смеси в %;

Жпрод - требуемое содержание жира в продукте в %;

СОМОсм - содержание сухих обезжиренных веществ в смеси в %;

СОМОпрод - требуемое содержание сухих обезжиренных веществ в готовом продукте в %.

Если жирность исходного молока выше жирности стандартизованного молока, в процессе нормализации используют обезжиренное молоко. Содержание жира в стандартизованном молоке определяется содержанием жира в смешиваемых количествах цельного и обезжиренного молока. Количества сливок или обезжиренного молока для нормализации находят из уравнения материального или жирового баланса:

Км * Жм +Ко * Ж о=(Км + Ко) * Ж см

Км * (Жм - Жсм) = Ко* (Жсм - Жо)

Ко = Км* (Жм - Жсм) / (Жсм - Жо)

Ксл= Км (Жсм - Жм) / (Жсл - Жсм)

Где Км - количество молока подлежащего нормализации в кг;

Ко - количество обрата, которое необходимо добавить цельному молоку в кг;

Ксл - количество сливок, необходимое для стандартизации в кг;

Жм - содержание жира в исходном молоке в %;

Жо - содержание жира в обезжиренном молоке в %;

Жсл - содержание жира в сливках в %;

Жсм - содержание жира в нормализованном молоке в %.

При стандартизации по первому способу допускают, что в стандартизованном молоке и в продуктах, используемых для стандартизации (в обезжиренном молоке) содержится одинаковое количество сухих обезжиренных веществ. В действительности же СОМО молока не совпадает с СОМО смеси, поэтому рекомендуют второй способ стандартизации:

- непосредственный расчет требуемого количества обезжиренного молока или сливок (уточненные формулы):

Ко = (Жм - СОМОм * О)/ (СОМОо * О-Жо)* Км

Ксл = (СОМОм * О- Жм) / (Жсл - СОМОсл * О)* Км

Где О - соотношение между Ж и СОМО готового продукта;

Км - количество исходного молока в кг;

Ко - количество обезжиренного молока в кг;

Ксл - количество сливок в кг;

Жм - содержание жира в исходном молоке в %;

Жсл - содержание жира в сливках в %;

Жо -содержание жира в обезжиренном молоке в %;

СОМОм - содержание сухих обезжиренных веществ в молоке;

СОМОо - содержание сухих обезжиренных веществ в обезжиренном молоке;

СОМОсл - содержание сухих обезжиренных веществ в сливках;

В случае использования одной партии молока для производства молочных консервов, часть молока данной партии сепарируют. В этом случае количество молока,

которое необходимо просепарйровать для получения обрата или сливок для нормализации исходного молока определяется:

• При нормализации обезжиренным молоком:

Км.сеп. = Км *(Жм-Жо) * 100 /[(100-Вс) *(Жсл-Жо)+100*(Жм-Жсм)]

• При нормализации сливками:

Км.сеп.=[Км(Жсм-Жм)+(Км-Всл)Жо] *100/[(100-Вс)(Жсл-Жсм)+100(Жсм-Жм)]

Где: Км - количество исходного молока, предназначаемого для сгущения в кг;

Км.сеп. - количество молока, подлежащего сепарированию в кг;

Вел - выход сливок при сепарировании в %;

Жм - содержание жира в исходном молоке в %;

Жо- -"- -"- в обезжиренном молоке в %;

Жсл- -"- -"- в сливках в %;

Жсм- -"- -"-в нормализованной смеси.

Нормализацию молока проводят в резервуарах. Для этого лаборатория устанавливает жирность и плотность молока, СОМО, а сменный инженер рассчитывает количество молока, подлежащее сепарированию. Температура обезжиренного молока или сливок должна соответствовать температуре молока в резервуаре. Хранят молоко в резервуарах в течение 2-6 часов при температуре не выше 8°С во избежание нарастания кислотности.

Вопрос №5

Предварительная тепловая обработка молока (пастеризация). Целью тепловой обработки молока перед сгущением является не только уничтожение микроорганизмов и инактивирование ферментов, но идостижение необходимой разности между температурой молока и температурой кипения его в вакуум-аппарате, обеспечивающей мгновенное закипание молока.

Если в вакуум-аппарат подавать холодное молоко, то оно нагревается медленно внутри трубок калоризатора, а в это время у поверхности нагрева молоко перегревается. При этом термически неустойчивые фракции белка - альбумин и глобулин коагулируют и отлагаются на трубках калоризатора. В результате этого ухудшается теплопередача, увеличивается продолжительность выпаривания, и повышаются затраты тепла. Кроме того; продукт может приобрести буроватую окраску и привкус пригорелого молока. В производстве сгущенного молока с сахаром благодаря пастеризации облегчается растворение сахара, вносимого в цельное или обезжиренное молоко после пастеризации.

В производстве сгущенного молока без сахара (стерилизованного) в результате предварительной тепловой обработки частично осаждаются термолабильные фракции белка, фосфорно-кальциевые соли и повышается термостабильность белков молока при стерилизации.

В производстве сухого молока предварительная тепловая обработка при определенном режиме (72°С) способствует повышению стойкости сухого молока во время хранения и улучшению растворимости.

При выработке сгущенного молока с сахаром можно применять длительную пастеризацию при 63°С в течение 30 мин. или моментальную при 85-95°С.

Длительная пастеризация предотвращает загустевание продукта при хранении, однако, при температуре 63 °С фермент липаза не разрушается, вследствие чего наблюдается прогоркание сгущенного молока. Поэтому ее применяют реже, чем кратковременную.

Установлено, что температура пастеризации от 74°С до 95°С вследствие повышения гидратационной способности казеина способствует загустеванию продукта при хранении.Однако загустевание снижается при улучшении условий хранения, уменьшении СОМО, увеличении содержания сахара. Это и позволяет пастеризовать молоко при 95-90°С.

В производстве сухого молока, обычно предназначаемого для длительного хранения, также применяют тепловую обработку при 90-95°С.

В последнее время производят предварительную тепловую обработку при 105-115 °С, т.к. при хранении сгущенного молока с сахаром не изменяется первоначальная вязкость, продукт не густеет, надежнее обеспечивается бактерицидный эффект.

Перед сгущением пастеризованное молоко следует хранить в закрытом танке во избежание образования на поверхности молока белковой пленки, которая может стать причиной появления в сгущенном молоке белковых сгустков.

Американские исследователи установили, что при производстве сгущенного стерилизованного молока наиболее благоприятной температурой пастеризации является 95 °С с выдержкой 10 минут.

Кроме того, в настоящее время начинают применять двухступенчатый нагрев 85- 87°С и 120-130°С без выдержки.

С повышением температуры пастеризации улучшается стойкость молока к термической коагуляции.

Вопрос №7

Сгущение молока ведут с целью удаления воды из сырья, в результате чего концентрация сухих веществ повышается. Сгущение можно проводить следующими методами:

• выпариванием, при котором вода, содержащаяся в молоке, превращается в пар(пар конденсируется и удаляется в виде воды);

• поглощением водяных паров воздухом, продуваемым через сгущаемую жидкость;

• вымораживанием, когда вода в жидкости вымораживается и образующиеся кристаллы льда, удаляют из жидкости.

Сгущение молока в вакуум-аппаратах. При сгущении молока в вакуум-аппаратах тепло, необходимое для сгущения молока, расходуетсяна работу, связанную с преодолением сил сцепления молекул при переходе жидкости в парообразное состояние и на расширение объема жидкости до объема пара.

При этом водяные пары, образующиеся при кипении молока, непрерывно удаляются в конденсатор, где они охлаждаются и переходят в жидкое состояние, вследствие чего резко (примерно в 10.000 раз) уменьшается их объем. Таким образом, при выпаривании воды из молока агрегатное состояние ее изменяется дважды: вначале образуются водяные пары, которые затем конденсируются в воду. Выпаривание производят в вакуум-аппаратах, а конденсирование паров - в конденсаторах. Постоянное разрежение в системе поддерживается с помощью сухо или мокровоздушного насоса либо системы эжекторов для отсоса воздуха из системы.

Выпаривание в вакуум-аппаратах имеет следующие преимущества по сравнению с выпариванием при атмосферном давлении:

1. Возможно выпаривание в вакууме (tк 60 °С) таких жидкостей, кипение которых при атмосферном давлении (tкип 100 °С) сопровождается физико-химическими изменениями и потерей биологической ценности.

2. Уменьшаются потери тепла в окружающую среду, а, следовательно, и расход греющего пара.

3. Возможно использование мятого пара и вторичного пара, что ведет к экономии тепла, уменьшению расхода острого пара.

4. Сгущение происходит быстрее и съем продукта с 1 кг площади нагрева благодаря более значительному перепаду температур между теплоносителем и выпариваемой жидкостью, значительно выше.

Вакуум-аппараты, классифицируются по следующим признакам:

• по принципу действия (периодические и непрерывные);

• по форме и расположению поверхности нагрева (наклонные, вертикальные);

• по использованию тепла вторичных паров (с использованием и без использования);

• по числу корпусов (одно-, двух- и многокорпусные);

• по движению сгущаемой жидкости (циркуляционные, с падающей или поднимающейся пленкой).

Наиболее распространены в молочной промышленности вакуум-аппараты с термокомпрессией вторичных паров, которые дают хороший тепловой эффект. Расход острого пара на выпарку в однокорпусном аппарате с термокомпрессией составляет 0,5-0,6кг/кг выпаренной влаги, а в двухкорпусном 0,35-0,40кг/кг. Они применяются в комплекте с распылительными сушилками, в которых высокий удельный расход пара на сушку частично компенсируется малыми затратами его на сгущение.

Кроме того, существуют низкотемпературные вакуум-выпарные установки.

Особенностью их является включение выпарного аппарата в замкнутый цикл аммиачного компрессора. Аммиак нагнетательной стороны используется (при > 45 °С) в качестве греющего агента, а аммиак всасывающей стороны для конденсации пара. Температура кипения молока 30°С, температура конденсации 21°С. Такие низкие температуры позволяют вести выпарку до более высоких концентраций, чем обычно.

Разнообразие вакуум-выпарных установок позволяет широко использовать их в молочноконсервном производстве.

Сгущение продуванием воздуха через продукты.В случае сгущения молока за счет испарения при продувании через смесь воздуха весь процесс проводится в одном аппарате называемом концентратором.

Концентратор Фиалкова прост по конструкции, удобен в обслуживании, не требует воды для конденсации пара, работает на мятом паре, имеет высокую производительность при условии подачи воздуха подогретого до 70 °С, не требуются дополнительные затраты энергии на работу вакуум-насоса или пароструйных эжекторов. В концентраторе Фиалкова молоко подогревают через стенку паровой рубашки и продувают воздух через него (по принципу противотока). Усилению испарения способствует также мешалка, которая приводит во вращательное движение сгущаемое молоко. Для сгущения цельного молока концентраторы Фиалкова применять нельзя, т.к. в процессе сгущения происходит осаливание жира кислородом воздуха.

Сгущение вымораживанием.В настоящее время применяются для сгущения криоконцентраторы. Основными элементами установок для концентрирования жидких продуктов методом вымораживания являются: кристаллизатор, разделительное устройство и холодильная установка. Кристаллизатор представляет собой аппарат, в котором происходит основной процесс концентрирования - кристаллизация. В настоящее время за рубежом выпускаются промышленные установки для криоконцентрации (лабораторные 6-15 кг/час, 60-150 кг/час, 180-400 кг/час).

Фирма "ЗйпШегз Заепййсз" (США) выпускает двухступенчатые установки для концентрирования молока методом вымораживания. В состав установки входят два кристаллизатора, две центрифуги, холодильный агрегат, насосы, емкости.

Фирма «Соса-Со1а» (США) применяет установки для криоконцентрации молока, работающие по способу, разработанному фирмой UnionCarbideCorp. Процесс вымораживания протекает в две стадии. На первой стадии исходный продукт поступает в кристаллизатор, а оттуда в центрифугу. После отделения кристаллов льда от концентрата, последний поступает в кристаллизатор II стадии. Пройдя вновь тот же этап, готовый продукт отводится на розлив. Производительность установки по исходному продукту 2270 кг/час.

В ФРГ на установке "Краузе-Линде" (1250кг/час) кристаллизатор состоит из двух концентрических цилиндров, с мешалками, расположенными в межкольцевом пространстве, охлаждаемом с обеих сторон. Мешалка специальной конструкции обеспечивает радиальное расположение кристаллов льда, что способствует более быстрому полному отделению концентрата. В установке 2 ступени вымораживания.

Во второй ступени концентрация равна 50 %. Потери сухих веществ в первой ступени 0,1-0,3 %, во второй - 0,2-0,6 %. Концентрирование протекает непрерывно в замкнутой среде при 0°С и ниже.